碳纤维在医疗领域的应用

随着材料科技的不断进步，其中碳纤维材料以其优良的材料性能被誉为新材料之王，为满足人类需求而研发生产的新材料层出不穷。碳纤维指的是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，是制造航空航天等高技术器材的优良材料。

上世纪60年代，医疗领域在人造血管的抗血凝材料研究中发现了碳纤维具有优良的抗血凝性能。此外，有成为第四代植入材料的潜在优势，碳纤维材料还具有良好的生物相容性，对生物体组织刺激性小、无毒、不致癌、比重小、弹性模量与人骨相近等优点。此后，碳纤维材料在医疗领域不断发展，研究出了很多应用成果。

优异的X射线透过性能

碳纤维复合材料具有这种优异的X射线透过性能、允许射线以任何角度照射在床板上而不产生折射，只需小剂量的射线即可获得清晰的造影。传统的医疗用CT床板多采用绝缘电板、力学性能差，但其射线透过率低，成像清晰度差。碳纤维复合材料的吸收率和散射率与其相比要小得多、降低X光机的功率，节省电能，延长仪器使用寿命，在诊断时可以相应地降低X射线剂量。这类是目前国内应用最多和最广泛的碳纤维医用案例、较有代表性的有X光、CT和B超检查床面板、诊断床用头托、高清DR平板探测仪用面板，以及支架等。

 

与人体组织相近的力学性能

碳纤维复合材料在弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度及抗拉模量等方面均接近或超越人体骨骼的强度。使用碳纤维材料制作的人工骨抗弯曲强度较其他生物材料制成的人工骨，这对矫形医学意义重大，更接近于真实的人骨。用它制成的人工关节在活动连接处的耐磨性也比超高相对分子质量聚乙烯及金属制品要高。目前碳纤维复合材料已广泛应用于骨内固定板、骨填料、髋关节柄、人工种植齿根、颅骨补修材料以及人工心脏材料等。在欧美国家。并逐渐被认为可有效替代传统的金属桩核系统修复牙齿的残根残冠，非金属修复–预成纤维桩系统正越来越多地应用于临床。对碳纤维桩的理化性能、生物学性能研究表明。有利于保护牙根；同时具有良好的生物相容性及耐腐蚀性，碳纤维桩具有与牙体组织更匹配的机械性能，其近似于牙本质的弹性模量可以使应力沿着桩体更均匀地分布，易拆除、便于二次修复等众多优点。

 

在轻量化上的巨大优势

碳纤维的密度较小、同规格的配件比铝合金材质的还要轻一半以上，但是强度要大得多。在轮椅中、扶手、臂托、脚托、腿托、靠背、护裙板以及框架管等配件中就大量的使用碳纤维复合材料，碳纤维复合材料便于通过机械连接与轮椅整体进行装配，这些配件大都可以调节高度。最为重要的是这些配件在使用了碳纤维复合材料后，轮椅的整体重量得到了明显的缩减。

优异的耐腐蚀性和耐磨性

相当比例的轮椅患者面临着大小便失禁以及要经常与针剂药水接触等问题。在此情况下。碳纤维复合材料的配件就展现出一般金属材质所难以匹敌的耐腐蚀性。用碳纤维材料制成的人工关节在活动连接处的耐磨性也比超高相对分子质量聚乙烯及金属制品要高。碳纤维材料制作的假肢和人体的链接传递部分称为接受腔。主要包裹残肢和传递力量。这个部分承重要求高、且不能太重。碳纤维材料也可作为制作此部位的材料。包容残肢的部分可用聚乙烯板。支撑体可使用碳纤维制作框架结构，实现轻松支撑和传递力量。人体的脚踝和脚的连动对于身体的平衡和支撑有着关键的作用。在耐磨耐用性方面也表现出色，另外脚踝和小腿假肢的衔接部分也可用碳纤维实现，碳纤维制作的踝关节能够实现人体跳跃功能，制作出来的产品整体非常精美。

碳纤维复合材料性能优异、已经广泛应用于民用日常生活中，其对环境和人体健康是安全可靠的，也经过了几十年的应用验证。随着医疗技术的不断进步。医疗设备也在不断创新发展，医疗设备将迎来新的发展方向和趋势，相信在碳纤维复合材料的加持下。